發(fā)動機真空泵異響問題分析及解決

王 振,張育春,汪名月,胡 爽

(寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司;浙江 寧波 315336)

0 引言

隨著汽車市場的不斷發(fā)展,人們對車輛的NVH感知要求越來越高。對傳統(tǒng)燃油車來說,發(fā)動機相關(guān)零件工作傳遞出的異響會是大家關(guān)注的焦點。機械真空泵等發(fā)動機外置零件的異響在發(fā)動機工作時較明顯,影響駕乘體驗。因此,研究并解決機械真空泵的工作異響將尤為重要。

1 故障描述

某增壓直噴發(fā)動機搭載整車下線評價時,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機機艙存在明顯異響,主要現(xiàn)象為車輛原地怠速加減速工況,在發(fā)動機轉(zhuǎn)速2500～3500 r/min區(qū)間,機艙存在明顯類似“噼啪”的異響。通過頻率采集發(fā)現(xiàn),主要集中頻率段為5000～14000 Hz,敲擊不規(guī)律且無明顯的調(diào)制特征,如圖1。

圖1 真空泵異響數(shù)據(jù)采集

同時發(fā)現(xiàn)整車踩剎車后異響會消失約10 s后復(fù)現(xiàn),因為車輛踩剎車時會抽真空,真空泵負載會改變,基于以上原因懷疑異響源是機械真空泵。

2 故障原因分析

為快速識別異響源,根據(jù)“激勵源-傳遞路徑-接收者”分析模型[1],對發(fā)動機頂部相關(guān)零件逐一排除確認,通過拔進氣OCV閥后發(fā)現(xiàn)異響消失,如圖2,而機械真空泵布置在進氣凸輪軸后端,與進氣凸輪軸采用十字鍵連接,拔掉進氣OCV閥后進氣VVT不動作,凸輪軸與機械真空泵不需要頻繁相對轉(zhuǎn)動,進而異響消失。

圖2 拔進氣OCV閥后的異響數(shù)據(jù)

同時發(fā)現(xiàn)整車踩剎車后異響會消失約10 s復(fù)現(xiàn),如圖3,這是因為車輛踩剎車時會抽真空,真空泵負載會發(fā)生改變。

圖3 踩剎車后異響消失數(shù)據(jù)

經(jīng)確認,此機械真空泵是平臺通用件且應(yīng)用其他車型A未出現(xiàn)此問題,如圖4。

圖4 相同真空泵在不同車型表現(xiàn)

基于以上因素分析真空泵負載發(fā)生變化會導(dǎo)致異響消失或產(chǎn)生,可初步判斷異響源主要是真空泵。

3 解決方案

3.1 確定解決思路

在明確了異響源及異響機理后,主要減小機械真空泵與凸輪軸燕尾槽頻繁的相對運動,解決此問題主要有以下幾種途徑:

(1)優(yōu)化真空泵聯(lián)軸器與凸輪軸燕尾槽間隙;

(2)機械真空泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化;

(3)優(yōu)化怠速VVT策略。

3.2 確定具體解決方案

通過把真空泵聯(lián)軸器與凸輪軸燕尾槽間隙由6.28 mm減小到6.18 mm后,整車測試數(shù)據(jù)及主觀駕評有改善但無法消除,如圖5。

圖5 間隙優(yōu)化后真空泵振動數(shù)據(jù)

由于真空泵聯(lián)軸器與凸輪軸燕尾槽之間的間隙(6.18 mm)已經(jīng)是裝配極限,如繼續(xù)縮小將影響生產(chǎn)線裝配節(jié)拍,所以只有對真空泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

通過對真空泵內(nèi)部出油口處改制卸油槽后驗證,此異響有改善但無法消除,如圖6。

圖6 開卸油槽測試數(shù)據(jù)

通過對真空泵聯(lián)軸器角度旋轉(zhuǎn)50°后驗證,此異響有改善但無法消除,如圖7。

圖7 聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)測試數(shù)據(jù)

以上措施對此問題均有改善但無法消除,所以需要深入研究油壓對真空泵的影響。通過對進氣VVT不同角度的調(diào)整,驗證真空泵處敲擊能量大小,可看出VVT角度越小,敲擊能量越小,真空泵異響越小,如圖8。

圖8 不同VVT角度時真空泵敲擊能量對比

根據(jù)以上測試結(jié)果,結(jié)合異響工況主要是整車原地怠速,所以嘗試在整車P/N檔鎖死VVT動作,經(jīng)實車驗證異響消除,如圖9。隨后在與整車工程師討論時需要進行整車雙怠速排放測試及VVT跟隨測試,以確認P/N檔VVT鎖死后對發(fā)動機性能、排放是否有影響。

圖9 P/N檔VVT鎖死時真空泵振動數(shù)據(jù)

3.3 方案驗證

經(jīng)整車雙怠速排放測試及VVT跟隨測試后,均滿足設(shè)計要求,如表1、圖10所示。

表1 整車雙怠速排放測試結(jié)果

圖10 P/N檔VVT鎖死后VVT跟隨測試數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

針對此高壓直噴發(fā)動機機械真空泵異響問題,通過對異響源測試數(shù)據(jù)分析、故障件拆解檢查等途徑,確定初步原因,給出解決方向,并對解決方案進行有針對性的驗證,對同類型異響問題的分析解決有參考價值。